(57)【要約】【課題】硬度計測をする際にローラ状の試料を安定して保持する。【解決手段】ローラ状の試料ＴＰの下側の周面を少なくとも２点で支持する支持具３と、互いに拡縮することにより、試料ＴＰの上側の周面を両側から押さえ付ける一対の押さえ具４１，４２と、一対の押さえ具４１，４２を、その拡縮中心線ＣＬに対して対称に拡縮させる拡縮機構５と、支持具３に対する一対の押さえ具４１，４２の拡縮中心線ＣＬの位置を調整する調整機構６とを備える。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ローラ状の試料の下側の周面を少なくとも２点で支持する支持具と、
互いに拡縮することにより、前記試料の上側の周面を両側から押さえ付ける一対の押さえ具と、
前記一対の押さえ具を、その拡縮中心線に対して対称に拡縮させる拡縮機構と、
前記支持具に対する前記一対の押さえ具の拡縮中心線の位置を調整する調整機構とを備えることをことを特徴とする試料固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料固定装置において、
前記拡縮機構は、前記一対の押さえ具をそれぞれ順ねじ部および逆ねじ部で支持するシャフトを有し、
前記調整機構は、前記シャフトを回転可能に、かつ軸方向へは相対移動不能に支持する軸受けを有し、この軸受けの軸方向の取付位置が調整可能とされていることを特徴とする試料固定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の試料固定装置において、
前記調整機構は、ねじ込み量に応じて前記軸受けの取付位置を変更する調整ねじを有することを特徴とする試料固定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の試料固定装置と、
この試料固定装置を２次元移動するステージと、
試料に圧子を押し付ける押し付け手段とを備えることを特徴とする硬度計。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ステージ上に試料を固定する試料固定装置および試料固定装置を有する硬度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステージ上に設置された試料の表面に圧子を押し付け、試料の表面に形成された圧痕を顕微鏡などで観察して、硬度を計測する押し込み式硬度計が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の硬度計において、ローラ形状の試料の硬度を計測する場合には、例えばＶブロック上に試料を載置した後、試料の周面を一対の押さえ部材により両側から押さえ付け、試料を固定する。
【０００３】
【特許文献１】実公平６−２２２０１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、試料の中心と一対の押さえ部材の中心とが常に一致するとは限らないため、試料がＶブロックから浮き上がった状態で押さえ付けられるおそれがあり、正確な硬度計測が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案による試料固定装置は、ローラ状の試料の下側の周面を少なくとも２点で支持する支持具と、互いに拡縮することにより、試料の上側の周面を両側から押さえ付ける一対の押さえ具と、一対の押さえ具を、その拡縮中心線に対して対象に拡縮させる拡縮機構と、支持具に対する一対の押さえ具の拡縮中心線の位置を調整する調整機構とを備えることをことを特徴とする。
一対の押さえ具をそれぞれ順ねじ部および逆ねじ部で支持するシャフトと、シャフトを回転可能に、かつ軸方向へは相対移動不能に支持する軸受けを有し、この軸受けの軸方向の取付位置を調整可能としてもよい。
この場合、調整ねじのねじ込み量に応じて軸受けの取付位置を変更することもできる。
以上の材料固定装置は、試料固定装置を２次元移動するステージと、試料に圧子を押し付ける押し付け手段とを有する硬度計に備えることが好ましい。
【考案の効果】
【０００６】
本考案によれば、拡縮可能な一対の押さえ具の中心位置を調整する調整機構を設けたので、ローラ状の試料を支持具から浮き上がることなく安定して保持できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図５を参照して本考案による硬度計の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る硬度計を示す全体構成図である。この硬度計は、試料を設置するＸＹステージ１０１、ＸＹステージ１０１の上方に回転可能に設置されたレボルバ１０２、試料表面を拡大して観察する顕微鏡、顕微鏡によって拡大された像を撮像するＣＣＤ撮像素子１０７等が設けられている。また、レボルバ１０２には、顕微鏡対物レンズ１０３，１０５、圧子１０４等が設置されており、これらが全体として回転するようになっている。なお、硬度計１の上部には、対物レンズ１０３と対となる接眼レンズ１０６が設けられている。圧子１０４は例えば四角錐形状のダイヤモンドにより構成される。
【０００８】
上述した硬度計１によりローラ状の試料の硬度を計測する場合は、まず、ＸＹステージ１０１の上方に、後述するようにして試料を固定する。次に、レボルバ１０２を回転させて、概略の目標位置に対物レンズ１０３を対峙させ、ピントを合わせて試料表面を観察する。さらに、ＸＹステージ１０１にて試料をＸＹ方向に移動させ試験位置を決定する。その後、レボルバ１０２を回転して圧子１０４を目標位置に対峙させ、この圧子１０４を図示しない押し付け手段で試料表面に押し付けることにより、試料表面に圧痕を形成する。そして、顕微鏡により拡大された試料表面の像をＣＣＤ撮像素子１０７で撮影し、その撮像データにより圧痕の対角線の長さ等を自動分析して硬度演算を実行する。
【０００９】
試料を固定するための試料固定装置１の構成について説明する。図２（ａ）は、ＸＹステージ１０１の上方から見た試料固定装置１の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ線側面図、図３は図２（ａ）のIII-III線断面図である。なお、以下では図示のようにＸＹＺ方向を定義し、この定義にしたがって各部の構成を説明する。
【００１０】
試料固定装置１は、ＸＹステージ１０１の上面に取り付けられるベース部材２と、ローラ状の試料ＴＰの下側周面を支持するＶブロック３と、試料ＴＰの上側周面をＶブロック３の両側から挟んで押さえつける一対の押さえ具４１，４２と、押さえ具４１，４２をＹ方向に拡縮移動させる拡縮機構５と、Ｖブロック３に対する一対の押さえ具４１，４２の中心線の位置を調整する調整機構６とを有する。
【００１１】
ベース部材２は、ボルト１１によりＸＹステージ１０１上に固定されている。ＸＹステージ１０１には位置調整用ダイヤル１０１ａが設けられ、ベース部材２にはハンドル５１が設けられている。ベース部材２は、長尺の試料ＴＰを置きやすいように、ＸＹステージ１０１に対し所定角度だけずらした位置に固定されている。
【００１２】
ベース部材２は、Ｚ方向に厚さのある略矩形の平板形状をなし、その中央部には略長方形状の開口部２１がＺ方向に貫通して設けられている。Ｖブロック３はＸ方向に延設され、開口部２１を横断してベース部材２の上面に載置されている。図２（ｂ）に示すように、Ｖブロック３のＶ字部の底面には座グリ孔が設けられ、Ｖブロック３は座グリ孔を貫通したボルト１２によりベース部材２の上面に固定されている。なお、Ｖブロック３の形状には種々のものがあり、試料の形状に応じた最適なものが選択される。ローラ状の試料ＴＰとして図では断面が円形で長尺のものを示しているが、試料ＴＰの形状はこれに限らない。
【００１３】
押さえ具４１，４２は、ベース部材２の上面に支持された、開口部２１よりもＸ方向に幅広の幅広部４１ａ，４２ａと、開口部２１にＹ方向にスライド可能に嵌合されたスライド部４１ｂ，４２ｂとを有する。ベース部材２の開口部２１は、ベース部材底面側が段付き形状とされ、この段付き部にガイドプレート４３が配置されている。ガイドプレート４３は押さえ具４１，４２の下端面にボルト１３によって締結され、押さえ具４１，４２の幅広部４１ａ，４２ａとガイドプレート４３によりベース部材２を挟むことで、押さえ具４１，４２のＺ方向の位置を固定している。
【００１４】
図３に示すように、押さえ具４１，４２の上部側端面は、Ｖブロック側に広がる斜面とされ、この斜面に押圧プレート４４がボルト１４により装着されている。すなわち、一対の押圧プレート４４はハ字状に配設されている。図２に示すように、押圧プレート４４はＸ方向中央に凹部４４ａが設けられ、凹部４４ａの両側に凸部４４ｂが設けられている。
【００１５】
拡縮機構５の構成を説明する。図３に示すように、押さえ具４１，４２のスライド部４１ｂ、４２ｂの中央には、Ｙ方向にねじ孔４１ｃ，４２ｃが貫通して設けられている。ねじ孔４１ｃ、４２ｃには、Ｙ方向に延在したシャフト５２のねじ部５３，５４がそれぞれ螺合している。ねじ部５３は順ねじ、ねじ部５４は逆ねじであり、シャフト５２の一端部にはハンドル５１が一体に連結されている。シャフト５２は、後述するように軸受け６１，６２を介しベース部材２から回転可能に支持されるとともに、軸方向（Ｙ方向）への移動が拘束されている。これによりハンドル５１の回転操作によりシャフト５２を回転させると、ねじ部５３，５４がその場で回転し、押さえ具４１，４２が互いに接近または離間する。
【００１６】
調整機構６の構成を説明する。ベース部材２の一端面にはベース部材２を貫通して軸受け６２が取り付けられ、ベース部材２の他端面にはベース部材２を貫通して軸受け６１が取り付けられている。軸受け６２にはねじ孔６２ａが貫通して設けられ、ねじ孔６２ａに支持ねじ６３が螺合している。支持ねじ６３の先端部は、軸受け６２の端面よりも突出してシャフト５２の端面に当接し、シャフト５２の端面を回転可能に支持している。軸受け６２はボルト６５（図２参照）により固定されており、支持ねじ６３のねじ込み量を調整することで、支持ねじ６３の突出量を変更することができる。支持ねじ６３はナット６４で固定されている。
【００１７】
図４は図２（ａ）のIV部拡大図（一部断面図）である。図３，４に示すようにシャフト５２の他端部は段付き形状とされ、この段付き部の先端の細径部が軸受け６１内に回転可能に嵌合し、軸受け６１のＹ方向一端面６１ａはシャフト５２の段付き部の端面５２ａに当接している。ハンドル５１は、止めねじ５５を締め付けることによりシャフト５２の端部に固定され、軸受け６１のＹ方向他端面６１ｂはハンドル５１の端面５１ａに当接している。これによりシャフト５２は軸受け６１に対し相対回転可能となり、かつ軸方向へは軸受け６１と一体に移動可能となる。
【００１８】
図４に示すように軸受け６１は、ベース部材２の貫通孔２２にＹ方向に摺動可能に嵌合している。軸受け６１のフランジ部にはねじ孔６１ｃが設けられ、ねじ孔６１ｃには調整ねじ６６が螺合している。調整ねじ６６の先端部はベース部材２の端面に当接し、軸受け６１のフランジ部の端面とベース部材２の端面との間にはＹ方向に空隙Ｌが形成されている。軸受け６１は、フランジ部を貫通したボルト６７によりベース部材２に固定されている。空隙Ｌの長さは、調整ねじ６６のねじ込み量を調整することにより変更することができ、これにより軸受け６１とともにシャフト５２および押さえ具４１，４２を一体にＹ方向に移動することができる。
【００１９】
次に、試料の固定手順を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、Ｖブロック３に載置した試料ＴＰの中心位置Ｐ１に対し、押さえ具４１，４２の拡縮中心線ＣＬの位置がＹ１方向にずれている場合を想定する。なお、中心線ＣＬは一対の押さえ具４１，４２の中間を通る線であり、押さえ具４１，４２は中心線ＣＬに対してＹ方向に対称移動する。この場合、中心線ＣＬの位置がずれた状態でハンドル５１を操作すると、試料ＴＰにはまず押さえ具４１のみが当接し、試料ＴＰはＹ１方向に押動される。これにより試料ＴＰはＹ１方向に位置ずれした状態で押さえ具４１，４２により押さえ付けられ、試料ＴＰがＶブロック３から浮き上がる。これを防止するために、以下のようにして押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置をＹ２方向にずらす。
【００２０】
まず、シャフト５２の端面を支持する支持ねじ６３（図３）を緩めるとともに、調整ねじ６６（図４）を緩め、一対のの押さえ具４１，４２のＹ２方向への移動を許容する。次に、ボルト６７を締め込んで軸受け６１を押し込み、ベース部材２と軸受け６１の端面との間の空隙の長さＬ（図４）を短くする。その後、支持ねじ６３を締め込み、支持ねじ６３の端面をシャフト５２の端面に当接させ、シャフト５２の端面を支持する。以上の操作によりシャフト５２は軸受け６１と一体にＹ２方向に移動するため、押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置がＹ２方向にずれ、試料ＴＰの中心位置Ｐ１と押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置を一致させることができる。中心位置Ｐ１と中心線ＣＬが一致した状態では、ハンドル５１の操作により試料ＴＰの周面を押さえ具４１，４２で同時に押さえ付けることができる。このため、Ｖブロック３から試料ＴＰが浮き上がることがなく、精度よく硬度計測を行うことができる。
【００２１】
次に、図５（ｂ）に示すように、Ｖブロック３に載置した試料ＴＰの中心位置Ｐ１に対し、押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置がＹ２方向にずれている場合を想定する。この場合、中心線ＣＬの位置がずれた状態でハンドル５１を操作すると、試料ＴＰにはまず押さえ具４２のみが当接し、試料ＴＰはＹ２方向に押動される。これにより試料ＴＰはＹ２方向に位置ずれした状態で押さえ具４１，４２により押さえ付けられ、試料ＴＰがＶブロック３から浮き上がる。これを防止するために、以下のようにして押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置をＹ１方向にずらす。
【００２２】
まず、ボルト６７（図４）を緩め、軸受け６１のＹ１方向への移動を許容する。次に、調整ねじ６６を締め込む。これにより軸受け６１からの調整ねじ６６の突出量が増加して空隙Ｌの長さが長くなり、軸受け６１がＹ１方向にずれる。その後、支持ねじ６３（図３）を締め込み、シャフト５２の端面を支持し、さらにボルト６７を締め付けて軸受け６１の位置を固定する。以上により、シャフト５２は軸受け６１と一体にＹ１方向に移動するため、押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置がＹ１方向にずれ、試料ＴＰの中心位置Ｐ１と押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置を一致させることができる。その結果、ハンドル５１の操作により試料ＴＰの周面を押さえ具４１，４２で同時に押さえ付けることができ、Ｖブロック３から試料ＴＰが浮き上がることがなく、精度よく硬度計測を行うことができる。
【００２３】
押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置調整を行う場合には、例えば硬度計に備え付けの顕微鏡で試料ＴＰの位置ずれを観察しながら行う。すなわち、ハンドル５１を操作して試料ＳＰに押さえ具４１，４２を接近させたたときに、試料ＴＰがＹ方向に動かないかどうかを顕微鏡で観察する。図５（ａ）の状態では、試料ＴＰがＹ１方向に動くので、上述したようにして中心線ＣＬの位置をＹ１方向へずらし、図５（ｂ）の状態では、試料がＹ２方向に動くので、上述したようにして中心線ＣＬの位置をＹ２方向にずらす。これにより中心線ＣＬの位置を試料ＴＰの中心位置Ｐ１に一致させることができる。
【００２４】
以上の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）調整機構６によりＶブロック３に対する一対の押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置を調整可能とした。これにより、Ｖブロック上の試料ＴＰの中心位置Ｐ１に中心線ＣＬの位置を一致させることができるため、試料ＴＰが位置ずれしてＶブロック３から浮き上がることを防止でき、Ｖブロック３と押さえ具４１，４２により試料ＴＰを確実に保持し、精度よい硬度計測を行うことができる。
（２）押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置を、Ｖブロック３の中心位置および中心以外の任意の位置に調整できるため、Ｖブロック３の中心と試料ＴＰの中心位置Ｐ１とが一致しないような種々の形状の試料ＴＰ、例えば真円度の精度が極端に低い試料の硬度計測をする場合も、押さえ具４１，４２により試料ＴＰを安定して保持できる。
（３）ベース部材２に対し、軸受け６１と一体にシャフト５２を軸方向に相対移動可能に設けたので、軸受け６１の取付位置を変更するだけで中心線ＣＬの位置が調整可能であり、大がかりな調整機構とする必要はない。
（４）調整ねじ６６のねじ込み量を調整することにより中心線ＣＬの位置を調整するので、位置調整が容易である。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、ベース部材２にＶブロック３を固定した状態でシャフト３２の軸方向位置をずらしてＶブロック３に対する中心線ＣＬの位置を調整するようにしたが、ベース部材２にＶブロック３を位置調整可能に設け、シャフト３２の軸方向位置を固定した状態でＶブロック３の位置をずらしてＶブロック３に対する中心線ＣＬの位置を調整するようにしてもよい。また、シャフト５２の軸方向位置およびＶブロック３の位置を両方調整可能としてもよい。
【００２６】
Ｖブロック３により試料ＴＰの下側を支持するようにしたが、少なくともローラ状の試料ＴＰの下側の周面を２点で支持するのであれば、支持具の形状はいかなるものであってもよい。また、試料ＴＰの上側の周面を両側から押さえ付けるのであれば、押さえ具４１，４２の形状も上述したものに限らない。シャフト５２に順ねじ５３と逆ねじ５４を設け、ハンドル操作によるシャフト５２の回転により一対の押さえ具４１，４２を拡縮するようにしたが、拡縮機構５はこれに限らない。調整ねじ６６のねじ込み量を調整することで押さえ具４１，４２の中心線ＣＬの位置を調整するようにしたが、調整機構は上述したものに限らない。例えばシャフト５２と支持ねじ６３が軸方向に一体に移動するように、支持ねじ６３の端部にシャフト５２の端面を回転可能に連結し、支持ねじ６３のねじ込み量を調整することで、中心線ＣＬの位置を調整するようにしててもよい。
【００２７】
硬度計の構成も図１に示したものに限らない。すなわち、本考案の特徴、機能を実現できる限り、本考案は実施の形態の硬度計に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本考案の実施の形態に係る硬度計を示す図。
【図２】（ａ）は本考案の実施の形態に係る材料固定装置の平面図、（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図。
【図３】図２（ａ）のIII-III線断面図。
【図４】図２（ａ）のIV部拡大図。
【図５】本考案の実施の形態に係る材料固定装置の動作を説明する図。
【符号の説明】
【００２９】
３  Ｖブロック
４１，４２  押さえ具
５  拡縮機構
５２  シャフト
６  調整機構
６１  軸受け
６６  調整ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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